JP3766015B2 - Overrun detection method for variable wing turbo system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変翼ターボシステムのオーバラン検出方向に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの過給手段として用いられる可変翼ターボシステムにおいては、より効率の高いポイントを狙った制御を行なうために、エアフローメータ、ブースト圧センサ、大気圧センサ、アクセルセンサ、ブレーキセンサおよびエンジン回転センサなどを設けてエンジンおよびターボシステムを最適制御するようにしている。従って、システム異常などにともなってタービンの回転数が異常に上昇するオーバランに陥る危険性が高くなっており、タービンの回転数を監視してオーバランを回避してシステムを保護する必要性がある。
【0003】
このために、従来ではブースト圧に基いてタービンの回転数を推測してオーバランを回避するようにしていたが、単純にブースト圧に基いてタービンのオーバランを推測するようにした場合は回転数の検出精度があまり高くないという不具合がある。
【0004】
また、オーバランを単純に検出・回避するためには、回転センサなどを用いてタービンの回転数を直接的に監視することも考えられる。しかしながら、この場合は回転センサを付加する必要性があるためにコスト高につながり、しかも、高温に曝されるタービンに回転センサを取り付ける必要性があるなど使用環境が極めて厳しいために、実用に耐え得る回転センサを得ることは不可能に近いとされていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、回転センサなどを新たに付加することなく、可変翼ターボシステムの監視手段として設けられている既存のセンサの出力信号を用いてオーバランを検出することができる新規な検出方法を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、可変翼ターボシステムに設けられているエアフローメータ、大気圧センサおよびブースト圧センサの信号に基いて求めた吸入空気量と、大気圧と、ブースト圧からエアクリーナ圧損およびインタークーラ圧損を算出する。また、前記大気圧およびブースト圧をエアクリーナ圧損およびインタークーラ圧損で補正してコンプレッサ前後の圧力比を求める。そして、前記吸入空気量が該吸入空気量と圧力比から導き出したオーバラン空気量以上であるときにオーバランであると判定することを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係るオーバラン検出方法を適用する可変翼ターボシステムの概念図であり、エアクリーナ1から可変翼ターボシステムのコンプレッサ2に空気を供給する吸入通路3にエアフローメータ4を設けるとともに、前記コンプレッサ2から吐出された空気をインタークーラ5を経由して図示しないエンジンのインテークマニホールド6に導くようにしている。
【0008】
また、インテークマニホールド6にブースト圧センサ7を設け、このブースト圧センサ7および前記エアフローメータ4の出力信号をコントロールユニット8に供給している、なお、コントロールユニット8には大気圧センサ9の出力信号およびいずれも図示しないエンジン回転センサ、アクセルセンサ、ブレーキセンサなどの出力信号を供給することにより、エンジンの運転状態に応答して可変翼ターボシステムを最適制御するようにしていることは従来同様である。
【0009】
ここに本発明においては、前記エアフローメータ4、ブースト圧センサ7および大気圧センサ9の出力信号に基いてタービンのオーバランを検出するようにしている。
【0010】
すなわち、図2はコントロールユニット8において行なわれるオーバランの検出過程を例示するロジック図であり、エアフローメータ4の出力信号から導き出した吸入空気量AIRに基いてエアクリーナ圧損PACおよびインタークーラ圧損PICを求める。なお、これらの各圧損PAC、PICは、吸入空気量AIRの一次元マップからの読み出しなどで行なわれる。
【0011】
次に、大気圧センサ9の出力信号に基いて算出した大気圧PATMからエアクリーナ圧損PACを差し引いてコンプレッサ2の入口圧P1を求める一方、ブースト圧センサ7の出力信号に基いて算出したブースト圧PIMにインタークーラ圧損PICを加えてコンプレッサ2の出口圧P2を求めたうえで、出口圧P2を入口圧P1で割ってコンプレッサ2の圧力比πCを算出する。
【0012】
また、コントロールユニット8に搭載した等タービンマップにより前記圧力比πCにおけるオーバラン空気量AIRORを読み出す。続いて、オーバラン空気量AIRORとエアフローメータ4の出力信号に基づく実際の吸入空気量AIRを比較する。
【0013】
この比較の結果、吸入空気量AIRがオーバラン空気量AIROR未満であるときはオーバランではない旨の判定信号を出力し、吸入空気量AIRがオーバラン空気量AIROR以上であるときにタービンがオーバランであると判断してその旨の判定信号を出力する。このために、上記判定信号を監視することにより、使用環境が厳しい回転センサなどを用いることなくタービンがオーバランしているか否かを的確に知ることができる。
【0014】
なお、上記オーバラン空気量AIRORの読み出しに用いられる等タービンマップは、例えば図3に示したような圧力比πCと吸入空気量AIRとで示される等タービン回転数マップであり、圧力比πCに対応するオーバラン回転領域での最小空気量をオーバラン空気量AIRORとして出力する。
【0015】
従って、本実施形態によれば、可変翼ターボシステム付きのエンジンに設けられているエアフローメータ4、ブースト圧センサ7および大気圧センサ8などの出力信号をコントロールユニット8で演算処理するのみでタービンのオーバランを正確に検出することができるために、回転センサなどを用いてタービンの回転数を直接的に監視する必要性がなく、可変翼ターボシステムの制御信頼性が高くなる。
【0016】
なお、上記実施形態ではエアフローメータ4、ブースト圧センサ7および大気圧センサ8の出力信号に基いて吸入空気量AIR、ブースト圧PIMおよび大気圧PATMを算出するようにしているが、要するに吸入空気量AIR、ブースト圧PIMおよび大気圧PATMを用いてタービンのオーバランを算出するようにしたものであればよく、各センサの具体構造および取付位置は実施形態のものに制限されない。
【0017】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、吸入空気量、ブースト圧および大気圧に基いてタービンのオーバランを高精度に検出することができるために、システム異常にともなうタービンのオーバランを確実に検出して可変翼ターボシステムの制御信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るオーバラン検出方法を適用する可変翼ターボシステムの概念図である。
【図2】図1に示したコントロールユニットにおいて行なわれるオーバランの検出過程を例示するロジック図である。
【図3】圧力比πCと吸入空気量AIRとで示される等タービン回転数マップの概念図である。
【符号の説明】
1 エアクリーナ
2 コンプレッサ
3 吸入通路
4 エアフローメータ
5 インタークーラ
6 インテークマニホールド
7 ブースト圧センサ
8 コントロールユニット
9 大気圧センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an overrun detection direction of a variable wing turbo system.
[0002]
[Prior art]
In variable wing turbo systems used as supercharging means for engines, air flow meters, boost pressure sensors, atmospheric pressure sensors, accelerator sensors, brake sensors, engine rotation sensors, etc. are used to perform control aimed at more efficient points. For optimal control of the engine and turbo system. Therefore, there is a high risk of falling into an overrun in which the turbine rotational speed abnormally increases due to a system abnormality or the like, and it is necessary to monitor the turbine rotational speed to avoid the overrun and protect the system.
[0003]
For this reason, in the past, the turbine rotation speed was estimated based on the boost pressure to avoid overrun. However, if the turbine overrun was simply estimated based on the boost pressure, the rotation speed would be There is a problem that the detection accuracy is not so high.
[0004]
In order to simply detect and avoid overrun, it is conceivable to directly monitor the turbine speed using a rotation sensor or the like. However, in this case, since it is necessary to add a rotation sensor, the cost is high, and the use environment is extremely severe, such as the necessity to attach the rotation sensor to a turbine that is exposed to high temperatures. It was almost impossible to obtain a rotation sensor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and detects an overrun using an output signal of an existing sensor provided as a monitoring means for a variable blade turbo system without newly adding a rotation sensor or the like. It is an object of the present invention to provide a novel detection method that can be performed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides an air cleaner based on an intake air amount, an atmospheric pressure, and a boost pressure obtained from signals of an air flow meter, an atmospheric pressure sensor and a boost pressure sensor provided in a variable blade turbo system. Calculate pressure loss and intercooler pressure loss. Further, the pressure ratio before and after the compressor is obtained by correcting the atmospheric pressure and the boost pressure by the air cleaner pressure loss and the intercooler pressure loss. Then, when the intake air amount is equal to or greater than the overrun air amount derived from the intake air amount and the pressure ratio, it is determined that the overrun has occurred.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a variable blade turbo system to which an overrun detection method according to the present invention is applied. An air flow meter 4 is provided in an intake passage 3 for supplying air from an air cleaner 1 to a compressor 2 of the variable blade turbo system. Air discharged from the compressor 2 is guided to an intake manifold 6 of an engine (not shown) via an intercooler 5.
[0008]
Further, a boost pressure sensor 7 is provided in the intake manifold 6, and output signals of the boost pressure sensor 7 and the air flow meter 4 are supplied to the control unit 8. The output signal of the atmospheric pressure sensor 9 is supplied to the control unit 8. As in the prior art, the variable wing turbo system is optimally controlled in response to the operating state of the engine by supplying output signals from an engine rotation sensor, an accelerator sensor, a brake sensor, etc. (not shown). .
[0009]
Here, in the present invention, an overrun of the turbine is detected based on output signals of the air flow meter 4, the boost pressure sensor 7 and the atmospheric pressure sensor 9.
[0010]
2 is a logic diagram illustrating the overrun detection process performed in the control unit 8. The air cleaner pressure loss PAC and the intercooler pressure loss PIC are obtained based on the intake air amount AIR derived from the output signal of the air flow meter 4. FIG. Each of these pressure losses PAC and PIC is performed by reading from a one-dimensional map of the intake air amount AIR.
[0011]
Next, the inlet pressure P1 of the compressor 2 is obtained by subtracting the air cleaner pressure loss PAC from the atmospheric pressure PATM calculated based on the output signal of the atmospheric pressure sensor 9, while the boost pressure PIM calculated based on the output signal of the boost pressure sensor 7 is obtained. Then, the intercooler pressure loss PIC is added to obtain the outlet pressure P2 of the compressor 2, and the outlet pressure P2 is divided by the inlet pressure P1 to calculate the pressure ratio πC of the compressor 2.
[0012]
Further, the overrun air amount AIROR at the pressure ratio πC is read from an equal turbine map mounted on the control unit 8. Subsequently, the overrun air amount AIROR and the actual intake air amount AIR based on the output signal of the air flow meter 4 are compared.
[0013]
As a result of the comparison, when the intake air amount AIR is less than the overrun air amount AIROR, a determination signal indicating that it is not overrun is output, and when the intake air amount AIR is equal to or greater than the overrun air amount AIROR, the turbine is overrun. Judgment is made and a judgment signal to that effect is output. Therefore, by monitoring the determination signal, it is possible to accurately know whether or not the turbine is overrun without using a rotation sensor or the like that is used in a severe environment.
[0014]
The equal turbine map used for reading the overrun air amount AIROR is an equal turbine rotation speed map represented by, for example, a pressure ratio πC and an intake air amount AIR as shown in FIG. 3, and corresponds to the pressure ratio πC. The minimum air amount in the overrun rotation region is output as the overrun air amount AIROR.
[0015]
Therefore, according to the present embodiment, output signals from the air flow meter 4, boost pressure sensor 7, atmospheric pressure sensor 8, and the like provided in the engine with the variable blade turbo system are simply processed by the control unit 8, and the turbine Since the overrun can be accurately detected, there is no need to directly monitor the rotational speed of the turbine using a rotation sensor or the like, and the control reliability of the variable blade turbo system is increased.
[0016]
In the above embodiment, the intake air amount AIR, the boost pressure PIM, and the atmospheric pressure PATM are calculated based on the output signals of the air flow meter 4, the boost pressure sensor 7, and the atmospheric pressure sensor 8. In short, the intake air amount is calculated. A turbine overrun may be calculated using AIR, boost pressure PIM, and atmospheric pressure PATM, and the specific structure and mounting position of each sensor are not limited to those of the embodiment.
[0017]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention can detect the turbine overrun with high accuracy based on the intake air amount, the boost pressure and the atmospheric pressure. Thus, the control reliability of the variable blade turbo system can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a variable wing turbo system to which an overrun detection method according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a logic diagram illustrating an overrun detection process performed in the control unit shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a conceptual diagram of an equal turbine rotation speed map indicated by a pressure ratio πC and an intake air amount AIR.
[Explanation of symbols]
1 Air cleaner 2 Compressor 3 Suction passage 4 Air flow meter 5 Intercooler 6 Intake manifold 7 Boost pressure sensor 8 Control unit 9 Atmospheric pressure sensor

Claims (1)

可変翼ターボシステムのコンプレッサ(2)に供給される吸入空気量(AIR)と、大気圧(PATM)と、エンジンのインテークマニホールド(6)から検出したブースト圧(PIM)とに基いてエアクリーナ圧損(PAC)およびインタークーラ圧損(PIC)を算出し、前記大気圧(PATM)およびブースト圧(PIM)をエアクリーナ圧損(PAC)およびインタークーラ圧損(PIC)で補正してコンプレッサ前後の圧力比(πC)を求め、前記吸入空気量(AIR)が該吸入空気量(AIR)と圧力比(πC)から導き出したオーバラン空気量(AIROR)以上であるときにオーバランであると判定することを特徴とする可変翼ターボシステムのオーバラン検出方法。The air cleaner pressure loss ( AIR) based on the intake air amount (AIR) supplied to the compressor (2) of the variable blade turbo system, the atmospheric pressure (PATM), and the boost pressure (PIM) detected from the intake manifold (6) of the engine ( PAC) and intercooler pressure loss (PIC) are calculated, and the atmospheric pressure (PATM) and boost pressure (PIM) are corrected by air cleaner pressure loss (PAC) and intercooler pressure loss (PIC) , and the pressure ratio before and after the compressor (πC) the calculated variable that the intake air amount (aIR) is characterized in that it determined to be overrun when it the inhalation air amount (aIR) and overrun amount of air derived from the pressure ratio (πC) (AIROR) or Overrun detection method for wing turbo system.
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